DE4302426A1 - Verfahren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsmessung - Google Patents

Verfahren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsmessung

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1. Dieses Verfahren findet insbesondere Anwendung bei der Füllstandsgradmessung von Waggons in Richtungsgleisen.
In diesem Zusammenhang ist die Verwendung von Dopplerradar- Systemen bekannt, die sowohl berührungslos die Messung der Geschwindigkeit von Güterwagen gestatten, als auch die freie Richtungsgleislänge (Füllstandsgrad) durch eine Entfernungs­ messung zu ermitteln gestatten (siehe mikrowellen magazin, Vol. 8, No. 3, 1982, Seiten 277-286).
Ferner ist es zur berührungslosen Geschwindigkeitsmessung von Güterwagen bekannt, ein optisches System nach dem Ortsfilter­ verfahren zu verwenden (siehe ntz, Bd. 35, 1982, Heft 1, Seiten 6-11).
Während das letztere Verfahren nur eine Geschwindigkeitsmessung gestattet, gestattet das erstgenannte Verfahren auch die Füllstandsgradmessung durch Radar-Entfernungsmessung, wobei seine Anwendung jedoch auf gerade Richtungsgleise beschränkt ist.
Schließlich hat die Erfahrung gezeigt, daß sich bei dieser Gleisfüllstandsmessung mit Radarverfahren durch die Vielzahl der auf Güterbahnhöfen vorhandenen Störziele grobe Probleme ergeben. Reflexionen von Schottersteinen, Schienenköpfen, Masten und von ferner auf Nachbargleisen stehenden Wagen erzeugen starke Echos, die sich amplitudenmäßig kaum vom Nutzecho unterscheiden.
Darüber hinaus ist der Einsatz dieses Verfahrens ziemlich kostenaufwendig.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das mit geringem Aufwand sowohl die Geschwindigkeit als auch die Position von eine Signatur erzeugenden Körpern zu ermitteln gestattet. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einer bevorzugten Anwendung des Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Obgleich das erfindungsgemäße Verfahren im folgenden in einer Anwendung in einem Rangierbahnhof beschrieben wird, ist dies in keiner Weise als einschränkend anzusehen. So können beispiels­ weise auch die Signaturen von Fahrzeugen auf einer Autobahn ermittelt werden und es kann durch erneute Signaturermittlung an einer oder mehreren Autobahnausfahrten ermittelt werden, welche Fahrzeuge die Autobahn verlassen haben. Weitere Anwendungs­ beispiele sind vorstellbar. Unter Signaturen seien hier in erster Linie Magnetfeldsignaturen verstanden; es kann sich aber auch um Wärmestrahlungs- oder Geräuschsignatur handeln.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 die wesentlichen Elemente in einem Rangierbahnhof; und
Fig. 2-5 Diagramme einer gemessenen Magnetfeldsignatur, ihrer rechnerischen Behandlung und der daraus herleitbaren Aussagen.
Gemäß Fig. 1 ist skizzenhaft die Situation eines Rangierbahn­ hofes und seiner wesentlichen Elemente dargestellt, die der Laufzielbremsung eines Güterwagens und der Füllstandsgradmessung eines Richtungsgleises dienen.
So wird ein Güterwagen 10 in einem entkuppelten Güterwagen­ verband durch eine nicht-dargestellte Rangierlok zu einem Ablaufberg 12 geschoben, um danach unter gesteuerter Abbremsung durch wenigstens eine Gleisbremse 14 zu einem neuen Wagenverband in einem Richtungsgleis 16, 16′, 16′′ zusammengestellt zu werden. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, mittels geeigneter Sensoren Laufeigenschäften, Länge, Gewicht und Anfangsge­ schwindigkeit der abzurollenden Güterwagen zu ermitteln und diese Werte in einen Stellwerksrechner 18 einzugeben.
Ein Referenz-Magnetfeldsensor 20 ist im Bereich des Ablaufberges 12, d. h. vor der Verzweigung in die Richtungsgleise 16, 16′, 16′′ angeordnet und erfaßt die durch den Güterwagen 10 hervorgerufene Magnetfeldsignatur, d. h. die Änderung des Erdmagnetfeldes unter Berücksichtigung der bekannten Länge des Güterwagens. Bei bekannter Geschwindigkeit des Güterwagens kann die Länge desselben auch durch Lichtschranken und durch eine Zeitmessung ermittelt werden. Zu diesem Zweck ist der Stellwerksrechner 18 an einen Gleisrechner 22 angeschlossen, dem über ein Kabel 24 die Signale des Referenz-Magnetfeldsensors 20 zugeführt werden.
In den Richtungsgleisen 16, 16′, 16′′ sind auf den Schwellen in regelmäßigen Abständen von z. B. 10m mehrere Meß-Magnetfeld­ sensoren 26, 26′, 26′′ . . . angeordnet, welche über einen Bus 28 an den Gleisrechner 22 angeschlossen sind. Weitere Busse 28′, 28′′ . . . führen zu den anderen Richtungsgleisen 16′, 16′′ . . . .
Aus dem zuvor beschriebenen Anwendungsbeispiel und dem in Fig. 1 dargestellten Aufbau lädt sich nun das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt anhand der Fig. 2-5 erläutern.
Der Referenz-Magnetfeldsensor 20 mit z. B. die in Fig. 2 dargestellte Signatur verteilt über die Länge des Güterwagens 10, die z. B. im vorliegenden Fall 10m beträgt. Hierbei ist der Einfachheit halber angenommen, daß die Magnetfeldänderung einsetzt, wenn der Güterwagen mit seiner Vorderseite den Magnetfeldsensor überfährt und daß diese Magnetfeldänderung aussetzt, wenn der Güterwagen mit seiner Rückseite aus dem Bereich des Magnetfeldsensors gelangt.
Diese Referenz-Magnetfeldsignatur gemäß Fig. 2 wird temporär im Gleisrechner 22 abgespeichert. Ebenfalls in dem Gleisrechner 22 erfolgt anschließend eine Normierung dieser Referenz-Magnetfeld­ signatur auf ihren Maximalwert gemäß Fig. 3 und anschließend eine Differenzierung gemäß Fig. 4, um die Signale in Bereiche mit ansteigenden Werten (+) und abfallenden Werten (-) zu unterteilen.
Mit der auf diese Weise aufbereiteten Referenz-Magnetfeld­ signatur ist es nunmehr möglich, durch Vergleich mit bezüglich desselben Güterwagens 10 aufgenommenen Meß-Magnetfeldsignaturen im Richtungsgleis 16 eine Aussage über die Geschwindigkeit des Güterwagens 10 und dessen Position zu gewinnen. Fig. 5 zeigt zwei Meßkurven, wobei der ausgezeichneten Kurve ganz offensicht­ lich eine langsamere Geschwindigkeit als der gestrichelten Kurve zugeordnet ist. Benötigt man eine Zeit von 5s, um die komplette Magnetfeldsignatur über der Wagenlänge von 10m aufzunehmen. So besitzt der Wagen eine Geschwindigkeit von
Die gestrichelte Kurve in Fig. 5 ist demgegenüber gestaucht und durch Verhältnisbildung der Male 1 und 2 kann man z. B. die zugehörige Geschwindigkeit wie folgt ermitteln:
In dem Fall, wo die Messung der Signatur keine Änderung mehr erfährt, liegt ein Stillstand des Güterwagens vor, so daß z. B. beim Vorliegen des ersten Maximums die Vorderseite des Güterwagens ungefähr 4m hinter dem zugeordneten Magnetfeldsensor zum Stillstand gekommen ist.
Man erkennt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wertvolle Zusatzinformationen gewonnen werden können, die mit den bekannten Verfahren entweder gar nicht oder nur mit erheblichem Aufwand gewonnen werden können. Daher kann das erfindungsgemäße Verfahren entweder anstelle der bekannten Verfahren ausgeübt werden oder zusätzlich zu diesen angewandt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Positions- und/oder Geschwindigkeitsmessung von eine Signatur erzeugenden Körpern mittels Sensoren, ge­ kennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Messung der Signatur mit einem ersten Sensor an einem ersten Ort bei gleichzeitiger Messung der Länge des bewegten Körpers;
  • b) Messung der Signatur mit wenigstens einem zweiten Sensor an wenigstens einem zweiten Ort; und
  • c) Bestimmung der Position und/oder der Geschwindigkeit des die Signatur erzeugenden Körpers durch Vergleich der beiden gemessenen Signaturen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der die Signatur erzeugende Körper ein ferromagnetischer Körper und der Sensor ein Magnetfeldsensor ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet daß die an dem ersten Ort gewonnene Magnetfeldsignatur auf Minimal-/Maximalwerte normiert und die Signatur an den Stellen auftretender Extremwerte bzw. Wendepunkte unterteilt wird.
4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 zur Laufzielbremsung und Füllstandsgradmessung von Eisenbahn­ waggons (10) in Richtungsgleisen (16, 16′, 16′′), wobei die Eisenbahnwaggons von einem Ablaufberg (12) über gezielter Abbremsung durch Gleisbremsen (14) kupplungsreif dem Richtungsgleis zugeführt werden.
5. Anwendung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Referenz-Magnetfeldsensors (20) im Bereich des Ablaufberges (12) und durch die Anordnung mehrerer Meß-Magnetfeldsensoren (26, 26′, 26′′) in vorgegebenem Abstand im Richtungsgleis (16, 16′, 16′′).
6. Anwendung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der vorgegebene Abstand kürzer als die Länge eines Eisenbahnwaggons (10) ist.
7. Anwendung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Magnetfeldsensoren (20, 26, 26′, . . . ) an einen Gleisrechner (22) angeschlossen sind.
8. Anwendung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet daß der Gleisrechner (22) an einen Stellwerksrechner (18) angeschlossen ist, der die Ablaufdaten eines Eisenbahnwaggons (10) enthält.
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